Теплопроводность плазмы
Теплопроводность плазмы также обусловлена движением частиц. Главную роль в переносе теплоты от горячих участков плазмы к холодным играют электроны (благодаря их большей скорости теплового движения). Если вдоль некоторого направления существует перепад температур, то электроны с большими энергиями идут в одну сторону, а с меньшими - в другую.
В результате появляется поток тепловой энергии qT в сторону более холодных слоев плазмы, прямо пропорциональный относительному перепаду температур, т. е. температурному градиенту:
|
(2.38) |
qT = - A, grad7
Здесь X - коэффициент теплопроводности, называемый далее для краткости теплопроводностью.
Для плазмы имеет место соотношение Х-Ха + Хе, т. е. учитываются атомный (А, д) и электронный (А, в) механизмы теплопередачи, причем
(2.39)
2.
|
(2.40) |
——kneve Ле(1 + 2с).
В центре столба дуги из-за больших значений Ае и ve справедливо неравенство Хе^>Ха, а на границах столба значение Хе мало вследствие малости пе.
Подставляя в уравнение (2.39) к = 1,38* 10 23 Дж-К *, выражения для Л (см. (2.16)) и скорости теплового движения
т V А
(2.41)
(А - атомная масса, а Т - температура газа, К), получаем
10"
-. (2.42)
|
X, Вт/(м-К) |
||
|
0,8 |
- |
|
|
0,6 |
- |
NC |
|
0,4 |
К |
^Аг У |
|
0,2 |
||
|
0 |
і. |
Cs -- 1----- L 1 |
|
2000 |
|
6000 |
|
Т, К |
|
Рис. 2.15. Зависимость теплопроводности плазмы от температуры для некоторых инертных газов и щелочных металлов |
Для инертных газов Аг, Ne теплопроводность в интервале температур 7000... 12 000 К изменяется плавно, увеличиваясь с ростом температуры (рис. 2.15). Для легко ионизируемых щелочных металлов (цезия и калия) коэффициент теплопроводности имеет характерный максимум, который, по-видимому, обусловлен механизмом ионизации.
